Укажите какая существует связь между диэлектрической проницаемостью и поляризуемостью кристаллов.

диэлектрлік өтімділік пен кристалдар поляризациялануының арасындағы байланысты көрсетіңіз

Диэлектриктердің қасиеттерінің негізгі сипаттамаларының бірі болып табылатын физикалық шама – диэлектрлік өтімділік . Диэлектрлік өтімділік вакуумдағы электр зарядтарының жүйесімен қоздырылған электр өрісі кернеулігінің сол зарядтардың диэлектрлік ортадағы электр өрісі кернеулігінен қанша есе артық екенін көрсетеді.

Диэлектриктердің электр өрісі кернеулігінің шамасына және электр зарядтарына әсер етуі оның сыртқы электр өрісінде поляризация құбылысымен түсіндіріледі. Диэлектриктердің поляризация механизмі оның молекулаларынының орналасуына тәуелді.

Демек, диэлектриктің поляризациясы деп дипольдердің бағытталу құбылысы немесе электр өрістерінің әсерінен өріс бойымен бағдарланған дипольдердің пайда болуын айтады.

+

-

+

+

+

+

-

-

-

-

1 сурет

1суретте диэлектрикпен толтырылған, зарядталған конденсатор сызбасы келтірілген. Диэлектриктегі электр өрісінің кернеулігі . Егер диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі белгілі болса, онда

(2)

 

 

Диэлектриктің диэлектрлік өтімділігін анықтаудың ең кең тараған әдісі, сол диэлектрикпен толтырылған конденсатордың сыйымдылығын өлшеуге негізделген.

Поляризация мен диэлектрлік өтімділік арасындағы байланыс

 

Если n_m – концентрация частиц, участвующих в m -м виде поляризации, а _m – поляризуемость этого вида, то результирующий дипольный момент единичного объема диэлектрика можно представить в виде

 

,

диэлектрлік өтімділік дипольдық момент байланысты формуласы

Бұл формулада Р- дипольдық момент, Е-электр өрісі, -диэлектрлік өтімділік

.

Для пояснения физического смысла полей и мысленно вырежем в диэлектрике сферу радиусом в несколько десятков межатомных расстояний

Өрістің физикалық мағынасын түсіндіру үшін, біз ойдан мен өрістерін аламыз, диэлектрлік сфера турінде келтіреміз:

.

, -зарядтардың тығыздығы, , будан қарапйым зарядты аламыз

орнына қойатын болсақ: → .

.

28. Укажите, что рассматривает уравнение Клаузиуса – Мосотти.

Клаузиус – Мосотти теңдеуі

Клаузиус – Мосотти теңдеуі диэлектриктің статикалық диэлектрлік өтімділігінің оны құрайтын бөлшектердің (атом, ион, молекула) поляризацияланумен байланысын көрсетеді. Бір-біріне тәуелсіз 1850 жылы Оттавиано Ф.Масотти мен 1879 жылы Рудольф Ю.Э. Клаузиус ашқан. Бұл формула бөлшектердің 1 см³ көлеміндегі N санына байланысты:

= немесе =

Қорытылуы:

P= N α F– бірлік көлемдегі электр моменті (1)

N – бірлік көлемдегі атомдар саны, α – поляризациялану (поляризуемость), F – локалды өрістің кернеулігі.

F = E+P / 3ɛ₀ (2) және P = (ɛ_r - 1) ɛ₀ E (3)

ɛ_r – салыстырмалы диэлектрлік өтімділік ɛ_r = ɛ / ɛ₀

ɛ₀ - электр тұрақтысы (8,85*10^-12 Ф/м)

Е – электр өрісінің кернеулігі

Екі теңдіктен (2) мен (3):

F= (Е+(ɛ_r - 1) ɛ₀ E) / 3ɛ₀ = ((ɛ+2)/3)Е (4)

P= N α F= N α ((ɛ+2)/3)Е

P = (ɛ_r - 1) ɛ₀ E = ((ɛ / ɛ₀) – 1) ɛ₀ Е= (ɛ- 1) ɛ₀ E

(ɛ- 1) ɛ₀ E = N α ((ɛ+2)/3)Е

3 ɛ₀ E(ɛ- 1) = (ɛ+2) N α Е

(ɛ- 1) / (ɛ+2) = N α / 3 ɛ₀ = Р (5)

Молекулярлы поляризация үшін Р_м (5) формуланыі екі жағын да М/ρ – шамасына, бірлік көлемге сәйкес моль санына көбейтеміз:

Р_м = ((ɛ- 1) / (ɛ+2)) М/ρ = N_а α / 3 ɛ₀ (6)

Мұндағы N_а = (М/ρ) N – Авагадро саны

Молекулярлы поляризация бірлік көлемдегі молекулалар санына тәуелді емес.

Клаузиус-Масотты теңдеуі төмен және орташа қысымдағы бейполярлы газдар мен сұйықтар және көптеген бейполярлы кристаллдар үшін қолданылады.

 

29. Укажите смысл закона наложения или принципа суперпозиции полей. Өрістің суперпозиция принципі

 

Өрістің суперпозиция принципі,шарттылық болып табылады.Осыған сәйкес кейбір қиын процесс,объектінің белгілі сандарының арасындағы әрекеттесуін,сумма ретінде көрсетуге болады,яғни,жеке объектілер арасындағы әрекеттесу ретінде.Суперпозиция принципі сызықтық деңгейлермен сипатталатын жүйелерге ғана қолданылады. Мысал ретінде,электромагниттік толқын вакуумде таралады.Вакуумның қасиеті толқын әсер еткен кезде өзгермейді.Және де толқынның таралуынан пайда болған барлық эффектілер,ол гармоникалық болмаған жағдайда,жеке гармоникалармен пайда болатын эффект суммасы ретінде көрсетуге болады. Бұл принцип зарядтардың толтырылуымен пайда болатын өріске де қолданылады.Суммарлық өрісті әр зарядпен жеке пайда болатын,жеке өрістерге бөлуге болады.Және керісінше ортақ өріс жеке зарядтар өрісінің суммасынан тұрады.Өрістердің суперпозициясының графикалық принципін күш векторларының геометриялық қосындысы ретінде көрсетуге болады.

1-сурет —суперпозиция принципінің графикалық көрсетілімі.

Егер өріс қарапайым зарядтардың жиынтығымен пайда болса.Ол бір-бірінен белгілі бір ара қашықтықта орналасқан,теріс және оң зарядтардан тұрады. Параллелограм ережесі көмегімен қорытқы өріс бақылау нүктесінде орналасады.

 

 

2-сурет — параллелограм ережесіне сурет

 

Өріс созылған сызықтық өлшемге ие зарядталған денемен пайда болған жағдайда.Онда оны ойша бірнеше бөліктерге бөлу керек,әрбір бөлкті нүктелік заряд ретінде қарастыруға болатындай. Осы жеке бөліктердің өрістік геометриялық қосындысын өткізу крек.Осылай,массивті денеге өрістің суперпозиция принципін қолдану арқылы..

 

Суперпозиция принципі фундаментальды заң және постулат болып табылмайды. Ол тек қана басқа принциптерден шығады.Сонымен қатар суперпозиция принципін атомдардың және молекулалардың өзара әрекеттесуіне қолдануға болмайды.

 

 

30. Укажите, в чем заключается понятие о диэлектрическом рассеянии.

Диэлектрлік шашырау ұғымы

Заттың әр жерінің электрокоиндуктивтілігі электроиндуктивтілікке пропорционал емес болады. Нәтижесінде өріс басында тек қана электроиндуктивтілікке негізделіп орнаса, кейін электрокоиндуктивтілікпен қайта орнайды. Өрістің орнатылуы мен қайта орнатылуы үшін белгілі бір энергия қажет. Өрістің электрлік күштері өз әсерін тоқтатқан кезде біріншісі айнымалы магнит өрістерін тудыруға кетеді. Нәтижесінде ол қоршап тұрған металлмен жұтылады. Яғни, энергия металлды қыздыратын жылуға айналады. Ал екінші энергияның жартысы диэлектриктегі джоульдік жылуға, ал қалған жартысы қоршаған металлмен жұтылатын айнымалы магнит өрісіне кетеді.

Біртекті емес диэлектриктегі өрістің бұл энергиясының жұмсалуы диэлектрлік шығын немесе диэлектрлік шашыраудың энергиясы, сондай-ақ Сименс жылуы д.а.